FR3154248A1

FR3154248A1 - Differential electrical protection device

Info

Publication number: FR3154248A1
Application number: FR2311057A
Authority: FR
Inventors: Bruno Bordet; Vincent Lenoir; Simon Tian; Jérôme Meunier-carus
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2023-10-13
Filing date: 2023-10-13
Publication date: 2025-04-18
Also published as: CN119834166A; EP4546588A1; AU2024227220A1

Abstract

Dispositif de protection électrique différentielle La présente invention concerne un dispositif de protection électrique différentielle (10), configuré pour être connecté entre une source (3) et une charge (5), le dispositif (10) comprenant un circuit d’alimentation (16), configuré pour être alimenté électriquement par la source (3) sous une tension dite tension d’alimentation (Ue), variable au cours du temps, un mécanisme d’ouverture (12), configuré pour basculer dans une configuration d’ouverture, une unité électronique de contrôle (18) comprenant un module de détection de défaut différentiel (68), et un module de régulation d’alimentation (42), connecté au circuit d’alimentation (16). Le module de régulation d’alimentation (42) comprend un détecteur de courant (62), configuré pour effectuer une mesure d’une intensité interne représentative de la tension d’alimentation (Ue), l’unité électronique de contrôle (18) étant configurée pour déterminer un ensemble de paramètres de la tension d’alimentation (Ue) à partir de la mesure de l’intensité interne. Figure pour l'abrégé : Figure 1 Electrical differential protection device The present invention relates to a differential electrical protection device (10), configured to be connected between a source (3) and a load (5), the device (10) comprising a power supply circuit (16), configured to be electrically powered by the source (3) at a voltage called the supply voltage (Ue), which varies over time, an opening mechanism (12), configured to switch into an opening configuration, an electronic control unit (18) comprising a differential fault detection module (68), and a power supply regulation module (42), connected to the power supply circuit (16). The power supply regulation module (42) comprises a current detector (62), configured to measure an internal current representative of the supply voltage (Ue), the electronic control unit (18) being configured to determine a set of parameters of the supply voltage (Ue) from the measurement of the internal current. Figure for abstract: Figure 1

Description

Differential electrical protection device

La présente invention concerne un dispositif de protection électrique différentielle.The present invention relates to a differential electrical protection device.

L’invention se situe dans le domaine de la surveillance et protection contre des défauts des installations électriques.The invention lies in the field of monitoring and protection against faults in electrical installations.

Il est bien connu de détecter des défauts différentiels, tels que des défauts d’isolement ou des fuites de courant survenant dans les circuits électriques à l’aide de dispositifs de protection différentielle, aussi appelées RCD, de l’anglais Residual Current Device. Ces dispositifs de protection différentielle incorporent de manière connue une unité électronique de contrôle, qui sert à détecter l’apparition d’un défaut différentiel dans le circuit électrique à l’aide de mesures effectuées par un capteur, et qui commande le déclenchement du dispositif de protection différentielle. Une tension d’entrée est appliquée aux bornes de l’unité électronique de contrôle, régulée par l’unité électronique de contrôle en faisant varier un courant interne circulant dans l’unité électronique de contrôle. La tension d’entrée est obtenue à partir d’une tension d’alimentation du dispositif de protection différentielle. La mesure de la tension d’alimentation permet d’intégrer au dispositif de protection électrique différentielle des fonctionnalités supplémentaires.It is well known that differential faults, such as insulation faults or current leakage in electrical circuits, are detected using residual current devices (RCDs). These RCDs incorporate an electronic control unit, which detects the occurrence of a differential fault in the electrical circuit using measurements taken by a sensor and triggers the RCD. An input voltage is applied to the terminals of the electronic control unit, regulated by varying an internal current flowing within the unit. This input voltage is derived from the RCD's supply voltage. Measuring the supply voltage allows for the integration of additional functionalities into the RCD.

Afin de connaître la tension d’alimentation, il est connu de la mesurer directement, mais cela rend l’unité électronique de contrôle plus complexe, et plus chère, car elle doit avoir une entrée dédiée pour la mesure de la tension d’alimentation, et il est nécessaire de prévoir des composants additionnels afin de réduire la tension d’alimentation à un niveau exploitable sans risque par l’unité de contrôle électronique, ce qui implique une complexification du dispositif de protection électrique différentielle ainsi qu’une baisse de la fiabilité du dispositif.To determine the supply voltage, it is known to measure it directly, but this makes the electronic control unit more complex and more expensive, as it must have a dedicated input for measuring the supply voltage, and it is necessary to provide additional components to reduce the supply voltage to a level that can be used safely by the electronic control unit, which implies a more complex differential electrical protection device as well as a decrease in the reliability of the device.

Le but de l’invention est alors de proposer un dispositif de protection électrique différentielle permettant de résoudre ces inconvénients et de mesurer la tension d’alimentation de manière simple.The aim of the invention is therefore to propose a differential electrical protection device that solves these drawbacks and allows for simple measurement of the supply voltage.

A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de protection électrique différentielle, configuré pour être connecté entre une source et une charge, le dispositif comprenant :

un circuit d’alimentation, configuré pour être connecté à la source, et pour être alimenté électriquement par la source sous une tension dite tension d’alimentation, variable au cours du temps ;
un détecteur différentiel, configuré pour effectuer une mesure d’un courant différentiel circulant dans la charge ;
un mécanisme d’ouverture, configuré pour basculer depuis une configuration de fermeture, dans laquelle la source et la charge sont connectées l’une à l’autre, dans une configuration d’ouverture, dans laquelle la source et la charge sont isolées l’une de l’autre ;
une unité électronique de contrôle comprenant :
- un module de détection de défaut différentiel, connecté au détecteur différentiel et au mécanisme d’ouverture, le module de détection de défaut différentiel étant configuré pour recevoir la mesure du courant différentiel et pour commander un basculement du mécanisme d’ouverture dans la configuration d’ouverture lorsque le module de détection de défaut différentiel détecte un défaut différentiel ; et
- un module de régulation d’alimentation, connecté au circuit d’alimentation.

To this end, the invention relates to a differential electrical protection device, configured to be connected between a source and a load, the device comprising:

a power supply circuit, configured to be connected to the source, and to be electrically powered by the source under a voltage called the supply voltage, which varies over time;
a differential detector, configured to measure a differential current flowing in the load;
an opening mechanism, configured to switch from a closed configuration, in which the source and load are connected to each other, to an open configuration, in which the source and load are isolated from each other;
an electronic control unit comprising:
- a differential fault detection module, connected to the differential detector and the opening mechanism, the differential fault detection module being configured to receive the differential current measurement and to control a switching of the opening mechanism to the open configuration when the differential fault detection module detects a differential fault; and
- a power regulation module, connected to the power supply circuit.

Selon l’invention, le dispositif de protection électrique différentielle est tel que le module de régulation d’alimentation comprend un détecteur de courant, configuré pour effectuer une mesure d’une intensité interne d’un courant interne circulant dans le module de régulation d’alimentation, l’intensité interne étant représentative de la tension d’alimentation, l’unité électronique de contrôle étant configurée pour déterminer un ensemble de paramètres de la tension d’alimentation à partir de la mesure de l’intensité interne effectuée par le détecteur de courant.According to the invention, the differential electrical protection device is such that the power regulation module includes a current detector, configured to perform an internal intensity measurement of an internal current flowing in the power regulation module, the internal intensity being representative of the supply voltage, the electronic control unit being configured to determine a set of supply voltage parameters from the internal intensity measurement performed by the current detector.

Grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire de prévoir une entrée supplémentaire dans l’unité électronique de contrôle. En effet, la mesure du courant interne a lieu directement dans l’unité électronique de contrôle, ce qui évite d’ajouter une entrée dédiée à la mesure de la tension d’alimentation. De plus, le courant interne étant déjà adapté à l’exploitation par l’unité électronique de contrôle, il n’est pas nécessaire de prévoir des composants adaptés à la tension d’alimentation, ce qui est le cas si la mesure est faite directement. Le dispositif de protection électrique différentielle est ainsi maintenu à un niveau de complexité équivalent tout en intégrant la mesure d’un ensemble de paramètres de la tension d’alimentation, permettant d’ajouter au dispositif des fonctionnalités supplémentaires sans complexifier l’architecture du dispositif.Thanks to this invention, there is no need for an additional input in the electronic control unit. The internal current measurement takes place directly within the electronic control unit, thus eliminating the need for a separate input dedicated to measuring the supply voltage. Furthermore, since the internal current is already adapted for operation by the electronic control unit, there is no need for components adapted to the supply voltage, as is required when the measurement is performed directly. The differential electrical protection device is therefore maintained at a similar level of complexity while integrating the measurement of a range of supply voltage parameters, allowing for the addition of extra functionalities without complicating the device's architecture.

Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le dispositif de protection électrique différentielle comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to other advantageous aspects of the invention, the differential electrical protection device comprises one or more of the following features, taken individually or in any technically possible combination:

- L’ensemble de paramètres comprend un premier paramètre déterminé par l’unité de contrôle, le premier paramètre étant une valeur efficace de la tension d’alimentation, et dans lequel l’unité électronique de contrôle est configurée pour fonctionner selon un mode normal et au moins un mode dégradé, une puissance consommée par l’unité électronique de contrôle dans le mode dégradé étant inférieure à la puissance consommée par l’unité électronique de contrôle dans le mode normal, l’unité électronique de contrôle étant en outre configurée pour passer du mode normal au mode dégradé lorsque le premier paramètre est inférieur à un seuil de tension.- The parameter set includes a first parameter determined by the control unit, the first parameter being an effective value of the supply voltage, and in which the electronic control unit is configured to operate in a normal mode and at least one degraded mode, the power consumed by the electronic control unit in the degraded mode being less than the power consumed by the electronic control unit in the normal mode, the electronic control unit being further configured to switch from normal mode to degraded mode when the first parameter is below a voltage threshold.

- Une puissance fournie à l’unité électronique de contrôle lorsque la valeur efficace est inférieure au seuil de tension est inférieure à la puissance consommée par l’unité électronique de contrôle dans le mode normal.- The power supplied to the electronic control unit when the RMS value is below the voltage threshold is less than the power consumed by the electronic control unit in normal mode.

- L’unité électronique de contrôle est configurée pour fonctionner selon un premier mode dégradé et le seuil de tension est un premier seuil de tension, l’unité électronique de contrôle étant en outre configurée pour fonctionner selon un deuxième mode dégradé, la puissance consommée par l’unité électronique de contrôle dans le deuxième mode dégradé étant inférieure à la puissance consommée par l’unité électronique de contrôle dans le premier mode dégradé, l’unité électronique de contrôle étant en outre configurée pour passer du premier mode dégradé au deuxième mode dégradé lorsque le premier paramètre est inférieur à un deuxième seuil de tension, strictement inférieur au premier seuil de tension.- The electronic control unit is configured to operate in a first degraded mode and the voltage threshold is a first voltage threshold, the electronic control unit being further configured to operate in a second degraded mode, the power consumed by the electronic control unit in the second degraded mode being less than the power consumed by the electronic control unit in the first degraded mode, the electronic control unit being further configured to switch from the first degraded mode to the second degraded mode when the first parameter is less than a second voltage threshold, strictly less than the first voltage threshold.

- L’ensemble de paramètres comprend un deuxième paramètre déterminé par l’unité de contrôle, le deuxième paramètre étant un passage à zéro de la tension d’alimentation, et dans lequel l’unité électronique de contrôle met en œuvre un compteur, l’unité électronique de contrôle étant configurée pour incrémenter une valeur du compteur à chaque détection d’un passage à zéro de la tension d’alimentation, l’unité électronique de contrôle étant en outre configurée pour émettre une alarme lorsque la valeur du compteur est égale à un seuil de compteur.- The parameter set includes a second parameter determined by the control unit, the second parameter being a zero crossing of the supply voltage, and in which the electronic control unit implements a counter, the electronic control unit being configured to increment a value of the counter at each detection of a zero crossing of the supply voltage, the electronic control unit being further configured to issue an alarm when the value of the counter is equal to a counter threshold.

- La valeur du compteur est remise à zéro lorsque le mécanisme d’ouverture bascule dans la configuration d’ouverture suite à la détection d’un défaut différentiel par le module de détection de défaut différentiel.- The counter value is reset to zero when the opening mechanism switches to the opening configuration following the detection of a differential fault by the differential fault detection module.

- Lorsque la tension d’alimentation est nulle, la valeur du compteur n’est pas incrémentée et est enregistrée par l’unité électronique de contrôle.- When the supply voltage is zero, the counter value is not incremented and is recorded by the electronic control unit.

- L’unité électronique de contrôle est mise en œuvre sous forme d’un circuit intégré.- The electronic control unit is implemented in the form of an integrated circuit.

- L’unité électronique de contrôle comprend :

un module de détermination, configuré pour déterminer la valeur efficace ;
un module de comparaison de valeur efficace, configuré pour comparer la valeur efficace au seuil de tension ; et
un module de commande, configuré pour commander un passage de l’unité électronique de contrôle en mode normal si la valeur efficace est supérieure ou égale au seuil de tension et configuré pour commander un passage de l’unité électronique de contrôle en mode dégradé si la valeur efficace est inférieure au seuil de tension.

- The electronic control unit includes:

a determination module, configured to determine the effective value;
an RMS value comparison module, configured to compare the RMS value to the voltage threshold; and
a control module, configured to command a switch of the electronic control unit to normal mode if the RMS value is greater than or equal to the voltage threshold and configured to command a switch of the electronic control unit to degraded mode if the RMS value is less than the voltage threshold.

- L’unité électronique de contrôle comprend :

un module de détection de passages à zéro, configuré pour détecter un passage à zéro de l’intensité interne et d’en déduire un passage à zéro de la tension d’alimentation ;
un module de calcul, configuré pour incrémenter la valeur du compteur, le passage à zéro de la tension d’alimentation ayant été détecté ;
un module de comparaison de compteur, configuré pour comparer la valeur du compteur avec le seuil de compteur ; et
un module d’émission configuré pour émettre l’alarme lorsque la valeur du compteur est égale au seuil de compteur.

- The electronic control unit includes:

a zero-crossing detection module, configured to detect a zero crossing of the internal current and to deduce a zero crossing of the supply voltage;
a calculation module, configured to increment the counter value, when the supply voltage crosses zero, having been detected;
a meter comparison module, configured to compare the meter value with the meter threshold; and
a transmission module configured to emit the alarm when the meter value equals the meter threshold.

L’invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels :

FIG. 1laFIG. 1est un schéma d’un circuit électrique comprenant un dispositif de protection électrique différentielle selon l’invention ;
FIG. 2laFIG. 2est un schéma de principe d’un module de régulation d’alimentation selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
FIG. 3laFIG. 3est un graphe du courant interne pour trois tensions d’alimentation différentes ;
FIG. 4laFIG. 4est un logigramme d’un premier procédé mis en œuvre par le dispositif selon l’invention ;
FIG. 5laFIG. 5est un logigramme d’un deuxième procédé mis en œuvre par le dispositif selon l’invention ; et
FIG. 6laFIG. 6est un schéma de principe d’un module de régulation d’alimentation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.

The invention will become clearer upon reading the following description, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the drawings in which:

FIG. 1 there FIG. 1 is a diagram of an electrical circuit comprising a differential electrical protection device according to the invention;
FIG. 2 there FIG. 2 is a schematic diagram of a power supply regulation module according to a first embodiment of the invention;
FIG. 3 there FIG. 3 is a graph of the internal current for three different supply voltages;
FIG. 4 there FIG. 4 is a logic diagram of a first process implemented by the device according to the invention;
FIG. 5 there FIG. 5 is a logic diagram of a second method implemented by the device according to the invention; and
FIG. 6 there FIG. 6 is a schematic diagram of a power supply regulation module according to a second embodiment of the invention.

LaFIG. 1est un schéma d’un circuit électrique 1 comprenant une source 3 et une charge 5, reliées entre elles par un conducteur de phase 7 et un conducteur de neutre neutre 8. La source 3 fournit de l’électricité et est par exemple générateur électrique ou un réseau électrique national. La charge 5 est de manière générale un dispositif consommant de l’électricité, comme un appareil électrique domestique ou un équipement industriel.There FIG. 1 This is a diagram of an electrical circuit 1 comprising a source 3 and a load 5, connected by a phase conductor 7 and a neutral conductor 8. The source 3 supplies electricity and is, for example, an electric generator or a national power grid. The load 5 is generally a device that consumes electricity, such as a household electrical appliance or industrial equipment.

Un dispositif de protection électrique différentielle 10, aussi appelé dispositif de protection 10 est connecté entre la source 3 et la charge 5.A differential electrical protection device 10, also called a protection device 10, is connected between the source 3 and the load 5.

Le dispositif de protection 10 comprend un mécanisme d’ouverture 12, un détecteur différentiel 14, un circuit d’alimentation 16 et une unité électronique de contrôle 18, connectée au mécanisme d’ouverture 12, au détecteur différentiel 14 et au circuit d’alimentation 16.The protection device 10 includes an opening mechanism 12, a differential detector 14, a supply circuit 16 and an electronic control unit 18, connected to the opening mechanism 12, the differential detector 14 and the supply circuit 16.

Dans un mode de réalisation, le mécanisme d’ouverture 12 comprend une bobine 21, deux contacts 23 et 24 et un thyristor 26. Les contacts 23 et 24 sont respectivement un contact de phase 23 et un contact de neutre 24. Le mécanisme d’ouverture 12 est configuré pour basculer dans une configuration d’ouverture, dans laquelle les contacts 23 et 24 sont ouverts, isolant ainsi la source 3 et la charge 5 l’une de l’autre. Le dispositif de protection 10 est alors dit déclenché.In one embodiment, the opening mechanism 12 comprises a coil 21, two contacts 23 and 24, and a thyristor 26. The contacts 23 and 24 are respectively a phase contact 23 and a neutral contact 24. The opening mechanism 12 is configured to switch to an open configuration in which the contacts 23 and 24 are open, thus isolating the source 3 and the load 5 from each other. The protective device 10 is then said to be tripped.

Le mécanisme d’ouverture 12 est également configuré pour basculer dans une configuration de fermeture, dans laquelle les contacts 23 et 24 sont fermés, la source 3 et la charge 5 étant ainsi connectées électriquement l’une à l’autre. Le dispositif de protection 10 est alors dit armé, autrement dit, est fermé.The opening mechanism 12 is also configured to switch to a closing configuration, in which contacts 23 and 24 are closed, thus electrically connecting the source 3 and the load 5 to each other. The protective device 10 is then said to be armed, in other words, closed.

La bobine 21 agit comme un déclencheur afin de basculer les contacts 23 et 24 de la configuration de fermeture à la configuration d’ouverture En effet, lorsque le thyristor 26 est commandé, il génère une impulsion électrique, générant un champ magnétique dans la bobine 21 qui interagit mécaniquement avec les contacts 23 et 24 et ouvre les contacts 23 et 24.The coil 21 acts as a trigger to switch contacts 23 and 24 from the closed configuration to the open configuration. Indeed, when the thyristor 26 is triggered, it generates an electrical pulse, generating a magnetic field in the coil 21 which mechanically interacts with contacts 23 and 24 and opens contacts 23 and 24.

Le détecteur différentiel 14 est configuré pour mesurer un courant différentiel entre le conducteur de phase 7 et le conducteur de neutre 8, circulant dans la charge 5, et comprend un transducteur, qui est, dans l’exemple de laFIG. 1, un tore 30. Lorsqu’un défaut différentiel est présent dans la charge 5, ou éventuellement dans des connecteurs entre le dispositif de protection 10 et la charge 5, la somme des courants circulant dans le conducteur de phase 7 et le conducteur de neutre 8 est non nulle, générant un courant induit est dans le tore 30. Le détecteur différentiel 14 comprend également une unité de conditionnement 32. L’unité de conditionnement 32 est reliée au tore 30, et comprend notamment des filtres, afin de stabiliser le courant induit dans le tore 30 et améliorer une qualité de la mesure de courant différentiel entre le conducteur de phase 7 et le conducteur de neutre 8.The differential detector 14 is configured to measure a differential current between the phase conductor 7 and the neutral conductor 8, flowing in the load 5, and includes a transducer, which is, in the example of the FIG. 1 A toroidal core 30. When a differential fault is present in the load 5, or possibly in connectors between the protective device 10 and the load 5, the sum of the currents flowing in the phase conductor 7 and the neutral conductor 8 is non-zero, generating an induced current in the toroidal core 30. The differential detector 14 also includes a conditioning unit 32. The conditioning unit 32 is connected to the toroidal core 30, and includes, in particular, filters, in order to stabilize the induced current in the toroidal core 30 and improve the quality of the differential current measurement between the phase conductor 7 and the neutral conductor 8.

Le circuit d’alimentation 16 est connecté aux conducteurs de phase 7 et de neutre 8, en aval des contacts 23 et 24. Ainsi, lorsque le mécanisme d’ouverture 12 est en configuration de fermeture, un courant électrique, dit courant d’alimentation, circule dans le circuit d’alimentation 16, et lorsque le mécanisme d’ouverture 12 est en configuration d’ouverture, le courant d’alimentation ne circule pas dans le circuit d’alimentation 16. Le circuit d’alimentation 16 comprend, dans le mode de réalisation décrit, un varistor 34, un composant d’alimentation 36, comme une capacité ou une résistance, une capacité de filtrage 38, une résistance 39 et un pont de diodes 40. Selon un mode de réalisation alternatif, le circuit d’alimentation 16 est connecté aux conducteurs de phase 7 et de neutre 8 en amont des contacts 23 et 24.The power supply circuit 16 is connected to the phase conductors 7 and neutral conductors 8, downstream of contacts 23 and 24. Thus, when the opening mechanism 12 is in the closed position, an electric current, called the supply current, flows in the power supply circuit 16, and when the opening mechanism 12 is in the open position, the supply current does not flow in the power supply circuit 16. The power supply circuit 16 comprises, in the described embodiment, a varistor 34, a power supply component 36, such as a capacitor or resistor, a filter capacitor 38, a resistor 39, and a diode bridge 40. According to an alternative embodiment, the power supply circuit 16 is connected to the phase conductors 7 and neutral conductors 8 upstream of contacts 23 and 24.

Lorsque le mécanisme d’ouverture 12 est en configuration de fermeture, une tension d’alimentation U_eest appliquée au circuit d’alimentation 16, notamment aux bornes du varistor 34. La tension d’alimentation U_eest égale à une tension délivrée par la source 3, et est une tension alternative, de valeur efficace U_ef, aussi dite tension efficace U_ef, par exemple égale à 230V.When the opening mechanism 12 is in the closed position, a supply voltage U _e is applied to the supply circuit 16, in particular across the terminals of the varistor 34. The supply voltage U _e is equal to a voltage delivered by the source 3, and is an alternating voltage, with an effective value U _ef , also called the effective voltage U _ef , for example equal to 230V.

La tension efficace U_efpeut varier dans le temps de façon imprévisible, par exemple à cause de légères fluctuations sur un réseau électrique alimentant la source 3, où suite à un dysfonctionnement de la source 3 ou du réseau électrique alimentant la source 3. Ainsi, la tension d’alimentation U_eest variable dans le temps de par son caractère alternatif et aussi car sa valeur efficace U_efest potentiellement variable dans le temps.The effective voltage U _{ef} can vary unpredictably over time, for example due to slight fluctuations on an electrical network supplying source 3, or following a malfunction of source 3 or of the electrical network supplying source 3. Thus, the supply voltage U_e is variable over time due to its alternating character and also because its effective value U _{ef} is potentially variable over time.

Le circuit d’alimentation 16 convertit le courant d’alimentation en un courant d’entrée redressé, de tension, dite tension d’entrée, de valeur efficace V_ininférieure à la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_e. La tension d’entrée est appliquée en entrée de l’unité électronique de contrôle 18. Le circuit d’alimentation 16 assure ainsi une alimentation électrique de l’unité électronique de contrôle 18 adaptée, c’est-à-dire de courant et tension redressés et inférieurs aux courant et tension délivrés par la source 3, pour éviter d’endommager l’unité électronique de contrôle 18 en l’alimentant avec un courant de tension et d’intensité trop élevés et alternatifs.The power supply circuit 16 converts the supply current into a rectified input current, with a voltage, referred to as the input voltage, whose RMS value V _{in} is lower than the RMS value U_ef of the supply voltage U_e . The input voltage is applied to the input of the electronic control unit 18. The power supply circuit 16 thus ensures a suitable power supply to the electronic control unit 18, i.e., with rectified current and voltage lower than the current and voltage delivered by the source 3, to avoid damaging the electronic control unit 18 by supplying it with an excessively high alternating current, voltage, and current.

L’unité électronique de contrôle 18 comprend un module de régulation d’alimentation 42. Le module de régulation d’alimentation 42 est représenté en détail à laFIG. 2. Le module de régulation d’alimentation 42 comprend des résistances 52, 53 et 54, un amplificateur opérationnel 56, une référence de tension 58 et un élément de contrôle 60. L’élément de contrôle 60 est par exemple mis en œuvre par un transistor de type MOS, ou encore un transistor bipolaire. Le module de régulation d’alimentation 42 est ici un module de régulation de type shunt piloté par l’amplificateur opérationnel 56.The electronic control unit 18 includes a power regulation module 42. The power regulation module 42 is shown in detail in the FIG. 2 The power supply regulation module 42 comprises resistors 52, 53, and 54, an operational amplifier 56, a voltage reference 58, and a control element 60. The control element 60 is implemented, for example, by a MOS transistor or a bipolar transistor. The power supply regulation module 42 is, in this case, a shunt-type regulation module driven by the operational amplifier 56.

Les résistances 53 et 54 sont connectées en série l’une de l’autre, et en parallèle de l’élément de contrôle 60. Une borne non inverseuse de l’amplificateur opérationnel 56 est connectée entre les résistances 53 et 54, une borne inverseuse de l’amplificateur opérationnel 56 est connectée à la référence de tension 58 et l’élément de contrôle 60 est connecté en sortie de l’amplificateur opérationnel 56.Resistors 53 and 54 are connected in series with each other, and in parallel with the control element 60. A non-inverting terminal of the operational amplifier 56 is connected between resistors 53 and 54, an inverting terminal of the operational amplifier 56 is connected to the voltage reference 58 and the control element 60 is connected to the output of the operational amplifier 56.

Lorsque le mécanisme d’ouverture 12 est en configuration de fermeture, la tension d’entrée V_inest appliquée en entrée du module de régulation d’alimentation 42, une tension de sortie V_outet une intensité de sortie I_outsont générées en sortie du module de régulation d’alimentation 42 et un courant interne, d’intensité dite intensité interne I_r, circule dans l’élément de contrôle 60.When the opening mechanism 12 is in the closed configuration, the input voltage V _in is applied to the input of the power regulation module 42, an output voltage V _out and an output current I _out are generated at the output of the power regulation module 42 and an internal current, of which the internal current I _r is called, flows in the control element 60.

L’amplificateur opérationnel 56 fonctionne comme un comparateur et compare une différence entre une tension de référence V_refappliquée à la borne inverseuse par la référence de tension 58 et une tension échantillon V_sprélevée entre les résistances 53 et 54.Operational amplifier 56 functions as a comparator and compares a difference between a reference voltage _Vref applied to the inverting terminal by the voltage reference 58 and a sample voltage Vs _taken between resistors 53 and 54.

En cas de variation de la tension d’entrée V_in, la tension échantillon V_svarie et devient différente de la tension de référence V_ref. L’amplificateur opérationnel 56 contrôle une ouverture ou une fermeture plus ou moins importante de l’élément de contrôle 60 afin de faire varier l’intensité interne Ir circulant dans l’élément de contôle et ainsi, maintient la tension de sortie V_outconstante.In the event of a variation in the input voltage V _{in} , the sample voltage V _s varies and becomes different from the reference voltage V _ref . The operational amplifier 56 controls a greater or lesser opening or closing of the control element 60 in order to vary the internal current Ir flowing in the control element and thus maintains the output voltage V_out constant.

Le module de régulation d’alimentation 42 comprend en outre un détecteur de courant 62, visible à laFIG. 2. Le détecteur de courant 62 comprend un dispositif de mesure 63, un amplificateur opérationnel 64 connecté au dispositif de mesure 63 et un convertisseur analogique numérique 66, connecté en sortie de l’amplificateur opérationnel 64. Le dispositif de mesure 63 est par exemple une résistance de shunt, ou un montage à miroir de courant, et mesure l’intensité interne I_r. Trois exemples d’intensité interne I_r1, I_r2et I_r3sont représentés à laFIG. 3pour trois valeurs efficaces U_efdifférentes de la tension d’alimentation U_e.The power regulation module 42 further includes a current detector 62, visible at the FIG. 2 The current detector 62 comprises a measuring device 63, an operational amplifier 64 connected to the measuring device 63, and an analog-to-digital converter 66 connected to the output of the operational amplifier 64. The measuring device 63 is, for example, a shunt resistor or a current mirror circuit, and measures the internal current I _r . Three examples of internal currents I _{r1} , I _{r2} , and I _{r3} are shown in the figure. FIG. 3 for three different effective values U _{ef} of the supply voltage U _e .

L’amplificateur opérationnel 64 amplifie la mesure réalisée par le dispositif de mesure 63, et le convertisseur analogique numérique 66 convertit le signal reçu en signal numérique utilisé par l’unité électronique de contrôle 18. L’intensité interne I_rest représentative de la tension d’alimentation U_eet l’unité électronique de contrôle 18 est configurée pour déterminer un ensemble de paramètres qui comprend un ou plusieurs paramètres de la tension d’alimentation U_e. Ainsi, l’unité électronique de contrôle 18 est configurée pour déduire l’ensemble de paramètres de la tension d’alimentation U_eà partir de la mesure de l’intensité interne I_r.The operational amplifier 64 amplifies the measurement performed by the measuring device 63, and the analog-to-digital converter 66 converts the received signal into a digital signal used by the electronic control unit 18. The internal current I _r is representative of the supply voltage U _e , and the electronic control unit 18 is configured to determine a set of parameters that includes one or more parameters of the supply voltage U_e . Thus, the electronic control unit 18 is configured to deduce the set of parameters of the supply voltage U_e from the measurement of the internal current I _r .

Un paramètre de la tension d’alimentation U_eest une valeur ou un phénomène mesurable qui dépend de la tension d’alimentation U_e et qui décrit une ou plusieurs caractéristiques de la tension d’alimentation U_e.A parameter of the supply voltage U_eis a measurable value or phenomenon that depends on the supply voltage U_e and which describes one or more characteristics of the supply voltage U_e.

Avantageusement, l’ensemble de paramètres comprend un premier paramètre qui est la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_e.Advantageously, the parameter set includes a first parameter which is the effective value U _ef of the supply voltage U _e .

Par exemple, la valeur efficace U_e _fde la tension d’alimentation U_eest obtenue par la formule suivante :For example, the RMS value U _e _f of the supply voltage U _e is obtained using the following formula:

Avec Z une impédance équivalente du circuit d’alimentation 16, Z étant connue,With Z being an equivalent impedance of the power supply circuit 16, Z being known,

I_rmaxla valeur maximale de l’intensité interne I_r,I _{rmax} is the maximum value of the internal intensity I _r .

K une constante telle que ,K a constant such that ,

V_détant une tension de déchet du module de régulation d’alimentation 42, qui est connue. _Vd being a dropout voltage of the power supply regulation module 42, which is known.

Avantageusement, l’ensemble de paramètres comprend en outre un deuxième paramètre qui est un passage à zéro de la tension d’alimentation U_e. Par passage à zéro d’une grandeur, on entend l’annulation de la grandeur.Advantageously, the parameter set also includes a second parameter which is a zero crossing of the supply voltage _Ue . By zero crossing of a quantity, we mean the zeroing of the quantity.

Les passages à zéro de la tension d’alimentation U_esont liés d’une part au fait que la tension d’alimentation U_eest alternative, et d’autre part à une fréquence de la tension d’alimentation U_e et constituent donc un paramètre de la tension d’alimentation U_e. Une détection des passages à zéro de la tension d’alimentation U_eest obtenue en détectant les passages à zéro de l’intensité interne I_r.Zero crossings of the supply voltage U_eare linked, on the one hand, to the fact that the supply voltage U_eis alternative, and on the other hand at a frequency of the supply voltage U_e and therefore constitute a parameter of the supply voltage U_e. Detection of zero crossings of the supply voltage U_eis obtained by detecting the zero crossings of the internal intensity I_r.

Quelle que soit la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_e, l’intensité interne I_rs’annule lorsque la tension d’alimentation U_es’annule, comme visible à laFIG. 3pour trois valeurs différentes de tension efficace d’alimentation U_ef. Ainsi, la détection de l’annulation de l’intensité interne I_r, c’est-à-dire la détection des passages à zéro de l’intensité interne I_r permet de déduire le moment où la tension d’alimentation U_es’annule, c’est-à-dire les passages à zéro de la tension d’alimentation U_e.Regardless of the effective value U_efof the supply voltage U_e, the internal intensity I_rcancels out when the supply voltage U_ecancels itself out, as visible to theFIG. 3for three different values of effective supply voltage U_efThus, the detection of the cancellation of the internal intensity I_r, that is to say, the detection of zero crossings of the internal intensity I_r allows us to deduce the moment when the supply voltage U_ecancels out, that is to say the zero crossings of the supply voltage U_e.

L’unité électronique de contrôle 18 comprend en outre une unité de traitement d’information 90, connectée au convertisseur analogique-numérique 66.The electronic control unit 18 further includes an information processing unit 90, connected to the analog-to-digital converter 66.

L’unité de traitement d’information 90 comprend un module de détection de défaut différentiel 68, connecté à l’unité de conditionnement 32 et au thyristor 26.The information processing unit 90 includes a differential fault detection module 68, connected to the conditioning unit 32 and the thyristor 26.

De plus, avantageusement, l’unité de traitement d’information 90 comprend plusieurs modules configurés pour réaliser des fonctionnalités.Moreover, advantageously, the information processing unit 90 includes several modules configured to perform functionalities.

Dans le mode de réalisation de laFIG. 2, l’unité de traitement d’information 90 comprend un module de détermination 70, un module de comparaison de valeur efficace 72, un module de commande 74, un module de détection de passages à zéro 76, un module de calcul 78, un module de comparaison de compteur 80 et un module d’émission 82.In the implementation of the FIG. 2 , the information processing unit 90 includes a determination module 70, an effective value comparison module 72, a control module 74, a zero-crossing detection module 76, a calculation module 78, a meter comparison module 80 and an emission module 82.

Le module de détermination 70, le module de comparaison de valeur efficace 72 et le module de commande 74 coopèrent pour mettre en œuvre une fonctionnalité de détermination du mode de fonctionnement de l’unité électronique de contrôle 18, en fonction du premier paramètre de la tension d’alimentation U_e, comme décrit plus en détail ci-après.The determination module 70, the RMS value comparison module 72 and the control module 74 cooperate to implement a functionality for determining the operating mode of the electronic control unit 18, as a function of the first parameter of the supply voltage _Ue , as described in more detail below.

Le module de détection de passages à zéro 76, le module de calcul 78, le module de comparaison de compteur 80 et le module d’émission 82 coopèrent pour mettre en œuvre une fonctionnalité d’auto-surveillance de la réalisation des tests de bon fonctionnement du dispositif de protection 10 en fonction d’un deuxième paramètre de la tension d’alimentation U_e, comme décrit plus en détail ci-après.The zero-crossing detection module 76, the calculation module 78, the counter comparison module 80 and the transmission module 82 cooperate to implement a self-monitoring functionality of the performance of the proper functioning tests of the protection device 10 as a function of a second parameter of the supply voltage _Ue , as described in more detail below.

Dans le mode de réalisation décrit en référence à laFIG. 2, l’unité électronique de contrôle 18 met en œuvre à la fois la fonctionnalité d’auto-surveillance de la réalisation des tests de bon fonctionnement du dispositif de protection 10 et la fonctionnalité de détermination du mode de fonctionnement de l’unité électronique de contrôle 18.In the embodiment described with reference to the FIG. 2 , the electronic control unit 18 implements both the self-monitoring functionality of the proper functioning tests of the protection device 10 and the functionality of determining the operating mode of the electronic control unit 18.

Selon des variantes, l’unité électronique de contrôle 18 met en œuvre la fonctionnalité d’auto-surveillance de la réalisation des tests de bon fonctionnement du dispositif de protection 10 ou la fonctionnalité de détermination du mode de fonctionnement de l’unité électronique de contrôle 18.Depending on the variants, the electronic control unit 18 implements the self-monitoring functionality of the performance of the tests of proper functioning of the protection device 10 or the functionality of determining the operating mode of the electronic control unit 18.

De manière avantageuse, l’unité de traitement d’informations 90 est formée par exemple d’une mémoire 92, et d’un processeur 94, le processeur 94 étant associé à la mémoire 92. En variante, le processeur 94 est une unité logique câblée.Advantageously, the information processing unit 90 is formed, for example, of a memory 92 and a processor 94, the processor 94 being associated with the memory 92. Alternatively, the processor 94 is a hardwired logic unit.

Dans l’exemple de laFIG. 2, le module de détection de défaut différentiel 68, et en complément facultatif, le module de détermination 70, le module de comparaison de valeur efficace 72, le module de commande 74, le module de détection de passages à zéro 76, le module de calcul 78, le module de comparaison de compteur 80 et le module d’émission 82, sont réalisés chacun sous forme d’un logiciel, ou d’une brique logicielle, exécutable par le processeur 94. La mémoire 92 de l’unité électronique de contrôle 18 est alors apte à stocker un logiciel de détection de défaut différentiel, ainsi qu’en complément facultatif, un logiciel de détermination, un logiciel de comparaison de valeur efficace, un logiciel de commande, un logiciel de détection de passages à zéro, un logiciel de calcul, un logiciel de comparaison de compteur et un logiciel d’émission.In the example of the FIG. 2 The differential fault detection module 68, and optionally the determination module 70, the RMS value comparison module 72, the control module 74, the zero-crossing detection module 76, the calculation module 78, the counter comparison module 80, and the emission module 82, are each implemented as software, or a software component, executable by the processor 94. The memory 92 of the electronic control unit 18 is then capable of storing differential fault detection software, as well as optionally determination software, RMS value comparison software, control software, zero-crossing detection software, calculation software, counter comparison software, and emission software.

En variante, chaque module 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80 et 82 peut être réalisé sous la forme d’unités logiques programmées ou câblées, utilisant par exemple de la logique combinatoire et/ou séquentielle, tel qu’un microcontrôleur, un FPGA, de l’anglaisField Programmable Gate Array, ou encore d’un circuit intégré, tel qu’un ASIC, de l’anglaisApplication Specific Integrated Circuit.Alternatively, each module 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80 and 82 can be implemented as programmed or hardwired logic units, using for example combinational and/or sequential logic, such as a microcontroller, an FPGA ( Field Programmable Gate Array) , or an integrated circuit, such as an ASIC ( Application Specific Integrated Circuit ).

Le processeur 94 est alors apte à exécuter chacun des logiciels parmi le logiciel de détection de défaut différentiel, ainsi qu’en complément facultatif, un logiciel de détermination, un logiciel de comparaison de valeur efficace, un logiciel de commande, un logiciel de détection de passages à zéro, un logiciel de calcul, un logiciel de comparaison de compteur et un logiciel d’émission.The 94 processor is then capable of running each of the software programs including the differential fault detection software, as well as optionally, a determination software, an RMS value comparison software, a control software, a zero-crossing detection software, a calculation software, a meter comparison software and an emission software.

Le module de détection de défaut différentiel 68 reçoit la mesure de courant différentiel effectuée par le détecteur différentiel 14 et détermine si un défaut différentiel est présent dans la charge 5. Si un défaut différentiel est détecté, par exemple si l’intensité du courant différentiel mesuré par le détecteur différentiel 14 est supérieure à quelques milliampères, le module de détection de défaut différentiel 68 commande le mécanisme d’ouverture 12 pour qu’il bascule en configuration d’ouverture. Plus spécifiquement, le module de détection de défaut différentiel 68 commande le thyristor 26 pour générer une impulsion électrique et créer un champ magnétique dans la bobine 21, qui cause l’ouverture des contacts 23 et 24, ainsi que mentionné précédemment.The differential fault detection module 68 receives the differential current measurement from the differential detector 14 and determines whether a differential fault is present in the load 5. If a differential fault is detected, for example, if the differential current measured by the differential detector 14 exceeds a few milliamperes, the differential fault detection module 68 commands the opening mechanism 12 to switch to the open configuration. More specifically, the differential fault detection module 68 commands the thyristor 26 to generate an electrical pulse and create a magnetic field in the coil 21, which causes the contacts 23 and 24 to open, as previously mentioned.

Avantageusement, le module de détection de passages à zéro 76 détecte l’annulation de l’intensité interne I_r, en d’autres termes détecte les passages à zéro de l’intensité interne I_r, et par conséquent détecte les passages à zéro de la tension d’alimentation U_e.Advantageously, the zero-crossing detection module 76 detects the cancellation of the internal current _Ir , in other words detects the zero crossings of the internal current _Ir , and consequently detects the zero crossings of the supply voltage _Ue .

Dans le cas où l’intensité interne I_ret la tension d’alimentation U_esont déphasées, le module de détection de passages à zéro 76 est avantageusement configuré pour ajouter une constante correspondant au déphasage, à chaque annulation de l’intensité interne I_r, afin de déduire correctement le passage à zéro de la tension d’alimentation U_e.In the case where the internal current _Ir and the supply voltage _Ue are out of phase, the zero-crossing detection module 76 is advantageously configured to add a constant corresponding to the phase shift, at each cancellation of the internal current _Ir , in order to correctly deduce the zero crossing of the supply voltage _Ue .

De manière avantageuse, l’unité électronique de contrôle 18 met en œuvre un compteur et est configurée initialiser le compteur lorsqu’un basculement du mécanisme d’ouverture 12 dans la configuration d’ouverture causé par un défaut différentiel détecté par le module de détection de défaut différentiel 68 a lieu. Ainsi, le compteur est initialisé soit lors de l’apparition d’un vrai défaut différentiel, soit par l’apparition d’un défaut différentiel induit lors d’un test du dispositif de protection 10. Le compteur est configuré en outre pour qu’une valeur C du compteur soit incrémentée à chaque détection d’un passage à zéro de la tension d’alimentation U_e.Advantageously, the electronic control unit 18 implements a counter and is configured to initialize the counter when a switchover of the opening mechanism 12 to the open configuration occurs, caused by a differential fault detected by the differential fault detection module 68. Thus, the counter is initialized either upon the occurrence of a true differential fault or by the occurrence of a differential fault induced during a test of the protective device 10. The counter is further configured so that a value C of the counter is incremented each time a zero crossing of the supply voltage _Ue is detected.

De manière avantageuse, c’est le module de calcul 78 qui met en œuvre le compteur et qui incrémente la valeur du compteur à chaque détection d’un passage à zéro de la tension d’alimentation U_e.Advantageously, it is the calculation module 78 that implements the counter and increments the counter value at each detection of a zero crossing of the supply voltage U _e .

L’unité électronique de contrôle 18 est avantageusement configurée pour émettre une alarme lorsque la valeur C du compteur est supérieure ou égale à un seuil de compteur Cs.The electronic control unit 18 is advantageously configured to issue an alarm when the value C of the counter is greater than or equal to a counter threshold Cs.

De manière particulièrement avantageuse, c’est le module de comparaison de compteur 80 qui est configuré pour comparer la valeur C du compteur avec le seuil de compteur Cs.Particularly advantageously, it is the meter comparison module 80 which is configured to compare the value C of the meter with the meter threshold Cs.

Lorsque la valeur C du compteur est supérieure ou égale au seuil de compteur Cs, le module d’émission 82 émet une alarme, par exemple sous forme visuelle ou sonore, par exemple via une LED disposée sur le dispositif de protection 10.When the value C of the counter is greater than or equal to the counter threshold Cs, the transmitting module 82 emits an alarm, for example in visual or audible form, for example via an LED arranged on the protection device 10.

Selon un autre mode de réalisation, le dispositif 10 comprend un module de communication, non représenté. Le module d’émission 82 est alors configuré pour émettre un message d’alarme via le module de communication à destination d’un dispositif récepteur, le message d’alarme comprenant une information correspondant à l’alarme. L’émission du message d’alarme est réalisée par exemple via une connexion filaire ou par émission de radiofréquences. Ledit dispositif récepteur est configuré pour afficher un message correspondant à l’alarme et/ou déclencher un signal sonore.In another embodiment, the device 10 includes a communication module, not shown. The transmitting module 82 is then configured to send an alarm message via the communication module to a receiving device, the alarm message containing information corresponding to the alarm. The alarm message is transmitted, for example, via a wired connection or by radio frequency transmission. The receiving device is configured to display a message corresponding to the alarm and/or trigger an audible signal.

La mise en œuvre du compteur permet notamment de mesurer une durée, par exemple et de manière particulièrement avantageuse, une durée depuis laquelle le dispositif de protection électrique différentielle a été déclenché pour la dernière fois, c’est-à-dire une durée depuis laquelle le mécanisme d’ouverture 12 a basculé dans la configuration d’ouverture pour la dernière fois.The implementation of the counter makes it possible in particular to measure a duration, for example and in a particularly advantageous way, a duration since the differential electrical protection device was last triggered, that is to say a duration since the opening mechanism 12 switched into the opening configuration for the last time.

Le seuil de compteur Cs est choisi pour que la durée entre le dernier déclenchement et l’émission de l’alarme corresponde à une durée recommandée pour effectuer un test du dispositif de protection électrique différentielle 10. Ainsi, l’alarme prévient l’utilisateur qu’il doit tester le dispositif de protection électrique différentielle 10 pour vérifier le bon déclenchement du dispositif de protection électrique différentielle 10.The Cs counter threshold is chosen so that the time between the last tripping and the alarm emission corresponds to a recommended time to perform a test of the differential electrical protection device 10. Thus, the alarm warns the user that they must test the differential electrical protection device 10 to verify the correct tripping of the differential electrical protection device 10.

Lorsque le dispositif de protection électrique différentielle 10 est déclenché, ou dans le cas où la source 3 arrête de fournir du courant, ou, plus généralement, lorsque la tension d’alimentation U_eest nulle, l’unité électronique de contrôle 18 n’est plus alimentée. Avantageusement, tant que l’unité électronique de contrôle 18 n’est pas alimentée, le module de calcul 78 n’incrémente pas la valeur C du compteur, et à la place enregistre la valeur C du compteur. La durée entre le déclenchement du dispositif de protection 10 et l’émission de l’alarme correspond alors à une durée de fonctionnement, ce qui évite de tester le dispositif de protection 10 alors qu’il n’a pas été, ou peu été utilisé.When the residual current protection device 10 is tripped, or if the source 3 stops supplying current, or, more generally, when the supply voltage _Ue is zero, the electronic control unit 18 is no longer powered. Advantageously, as long as the electronic control unit 18 is not powered, the calculation module 78 does not increment the value C of the counter, and instead records the value C of the counter. The time between the tripping of the protection device 10 and the emission of the alarm then corresponds to an operating time, which avoids testing the protection device 10 when it has not been used, or has been used very little.

De manière particulièrement avantageuse, le seuil de compteur Cs est recalculé en fonction de paramètres externes au dispositif de protection 10, comme une température externe, un nombre de déclenchements causés par un défaut différentiel, une humidité ambiante, ou encore diminue en fonction du temps pour prendre en compte un vieillissement du dispositif de protection 10 et une nécessité de raccourcir la durée entre deux tests successifs.In a particularly advantageous way, the Cs counter threshold is recalculated based on parameters external to the protection device 10, such as external temperature, number of trips caused by a differential fault, ambient humidity, or decreases over time to take into account aging of the protection device 10 and the need to shorten the time between two successive tests.

Le module de détermination 70 détermine la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_eà partir du signal transmis par le détecteur de courant 62.The determination module 70 determines the effective value U _ef of the supply voltage U _e from the signal transmitted by the current detector 62.

Avantageusement, l’unité électronique de contrôle 18 est configurée en outre pour fonctionner selon un mode parmi un mode normal M_n, un premier mode dégradé M₁et, de manière optionnelle, un deuxième mode dégradé M₂ et possiblement un troisème mode dégradé. En variantes non représentées, l’unité électronique de contrôle est configurée pour fonctionner selon un mode normal et un seul mode dégradé, ou selon plus de deux modes dégradés.Advantageously, the electronic control unit 18 is further configured to operate in one of two modes, including normal mode M._n, a first degraded mode M₁and, optionally, a second degraded M mode₂ and possibly a third degraded mode. In variants not shown, the electronic control unit is configured to operate in a normal mode and a single degraded mode, or in more than two degraded modes.

Une puissance consommée par l’unité électronique de contrôle 18 est supérieure dans le mode normal M_nà la puissance consommée par l’unité électronique de contrôle 18 dans le premier mode dégradé M₁. La puissance consommée par l’unité électronique de contrôle 18 dans le premier mode dégradé M₁est supérieure à la puissance consommée par l’unité électronique de contrôle 18 dans le deuxième mode dégradé M₂.The power consumed by the electronic control unit 18 in normal mode M _n is greater than the power consumed by the electronic control unit 18 in the first degraded mode M _1 . The power consumed by the electronic control unit 18 in the first degraded mode M _1 is greater than the power consumed by the electronic control unit 18 in the second degraded mode M _2 .

L’unité électronique de contrôle 18 est configurée pour basculer entre le mode normal M_net le premier mode dégradé M₁lorsque la valeur efficace U_efest inférieure à un premier seuil de tension U₁, et pour basculer entre le mode normal M_nou le premier mode dégradé M₁et le deuxième mode dégrade M₂lorsque la valeur efficace U_efest inférieure à un deuxième seuil de tension U₂. Les premier et deuxième seuils de tension U₁et U₂sont distincts l’un de l’autre et le premier seuil de tension U₁est supérieur au deuxième seuil de tension U₂.The electronic control unit 18 is configured to switch between normal mode _Mn and the first degraded mode _M1 when the RMS value _Uef is less than a first voltage threshold _U1 , and to switch between normal mode _Mn or the first degraded mode _M1 and the second degraded mode _M2 when the RMS value _Uef is less than a second voltage threshold _U2 . The first and second voltage thresholds _U1 and _U2 are distinct from each other, and the first voltage threshold _U1 is greater than the second voltage threshold _U2 .

Par exemple le premier seuil de tension U₁ est égal à 85% d’une tension réseau nominale, par exemple 195V dans le cas où la tension réseau nominale est de 230V, et le deuxième seuil de tension U₂ est égal à 50V.For example, the first voltage threshold U₁ is equal to 85% of a nominal network voltage, for example 195V in the case where the nominal network voltage is 230V, and the second voltage threshold U₂ is equal to 50V.

De manière particulièrement avantageuse, le module de détermination 70, le module de comparaison de valeur efficace 72 et le module de commande 74 sont configurés pour basculer l’unité électronique de contrôle 18 dans le mode normal M_nou l’un des modes dégradés M₁ou M₂. Le module de comparaison de valeur efficace 72 est configuré pour comparer la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_eavec les premier et deuxième seuils de tension U₁et U₂.Advantageously, the determination module 70, the RMS value comparison module 72, and the control module 74 are configured to switch the electronic control unit 18 into normal mode _Mn or one of the degraded modes _M1 or _M2 . The RMS value comparison module 72 is configured to compare the RMS value _Uef of the supply voltage _Ue with the first and second voltage thresholds _U1 and _U2 .

Le module de commande 74 est configuré pour commander le passage de l’unité électronique de contrôle 18 en mode normal M_nsi la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation est supérieure ou égale au premier seuil de tension U₁, pour commander le passage de l’unité électronique de contrôle 18 dans le premier mode dégradé M₁si la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_eest inférieure au premier seuil de tension U₁mais supérieure au deuxième seuil de tension U₂, et pour commander le passage de l’unité électronique de contrôle 18 dans le deuxième mode dégradé M₂si la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation est inférieure au deuxième seuil de tension U₂.The control module 74 is configured to control the switching of the electronic control unit 18 into normal mode M _n if the effective value U _ef of the supply voltage is greater than or equal to the first voltage threshold U ₁ , to control the switching of the electronic control unit 18 into the first degraded mode M ₁ if the effective value U _ef of the supply voltage U _e is less than the first voltage threshold U ₁ but greater than the second voltage threshold U ₂ , and to control the switching of the electronic control unit 18 into the second degraded mode M ₂ if the effective value U _ef of the supply voltage is less than the second voltage threshold U ₂ .

Selon un autre mode de réalisation, l’unité électronique de contrôle 18 est configurée pour fonctionner en outre selon un troisième mode dégradé.Le troisième mode dégradé intervient en cas de surtension de la tension d’alimentation U_e. Dans le cas où le circuit d’alimentation 16 est connecté en aval des contacts 23, 24, les contacts 23,24 sont ouverts afin de protéger le dispositif de protection 10 et la charge 5. Dans le cas où le circuit d’alimentation 16 est connecté en amont des contacts 23 et 23, les contacts 23 et 24 sont ouverts afin de protéger la charge 5 et une alarme de défaut est envoyée.According to another embodiment, the electronic control unit 18 is configured to operate further in a third degraded mode.The third degraded mode occurs in the event of an overvoltage of the supply voltage U_e. In the case where the supply circuit 16 is connected downstream of contacts 23, 24, contacts 23,24 are open in order to protect the protection device 10 and the load 5. In the case where the supply circuit 16 is connected upstream of contacts 23 and 23, contacts 23 and 24 are open in order to protect the load 5 and a fault alarm is sent.

L’unité électronique de contrôle 18 assure le fonctionnement du module de détection de défaut différentiel 68, quel que soit son mode de fonctionnement. Ainsi, quel que soit le mode dans lequel fonctionne l’unité électronique de contrôle 18, le dispositif de protection électrique différentielle 10 assure une protection contre les défauts différentiels. Cela est particulièrement avantageux dans le cas où la tension d’alimentation U_efluctue de manière transitoire, par exemple en cas de baisse de tension du courant fourni par la source 3, puisque le dispositif de protection 10 continue d’assurer sa fonction principale qui est la protection contre les défauts différentiels, quelle que soit la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_e.The electronic control unit 18 ensures the operation of the differential fault detection module 68, regardless of its operating mode. Thus, regardless of the operating mode of the electronic control unit 18, the differential electrical protection device 10 provides protection against differential faults. This is particularly advantageous when the supply voltage _Ue fluctuates transiently, for example, in the event of a voltage drop in the current supplied by the source 3, since the protection device 10 continues to perform its primary function, which is protection against differential faults, regardless of the RMS value _Uef of the supply voltage _Ue .

De manière particulièrement avantageuse, le module de détection de défaut différentiel 68 est configuré pour mettre en œuvre différents algorithmes, de complexité variable, afin de détecter un défaut différentiel. La puissance consommée par l’unité électronique de contrôle 18 varie en fonction de l’algorithme mis en œuvre, en particulier, elle est plus élevée pour un algorithme complexe que pour un algorithme simple.A particularly advantageous feature is that the differential fault detection module 68 is configured to implement various algorithms of varying complexity to detect a differential fault. The power consumed by the electronic control unit 18 varies depending on the algorithm implemented; in particular, it is higher for a complex algorithm than for a simple one.

Ainsi, de manière particulièrement avantageuse, lorsque l’unité électronique de contrôle 18 fonctionne dans le mode normal M_n, le module de détection de défaut différentiel 68 met en œuvre un algorithme complexe, lorsque l’unité électronique de contrôle 18 fonctionne dans le premier mode dégradé M₁, le module de détection de défaut différentiel 68 met en œuvre un algorithme de complexité intermédiaire, et lorsque l’unité électronique de contrôle 18 fonctionne dans le deuxième mode dégradé M₂, le module de détection de défaut différentiel 68 met en œuvre un algorithme simple, afin d’adapter la puissance consommée à une puissance fournie à l’unité électronique de contrôle 18.Thus, in a particularly advantageous manner, when the electronic control unit 18 operates in normal mode M _n , the differential fault detection module 68 implements a complex algorithm, when the electronic control unit 18 operates in the first degraded mode M ₁ , the differential fault detection module 68 implements an algorithm of intermediate complexity, and when the electronic control unit 18 operates in the second degraded mode M ₂ , the differential fault detection module 68 implements a simple algorithm, in order to adapt the power consumed to a power supplied to the electronic control unit 18.

Dans le mode normal M_n, l’ensemble des modules 70 à 82 de l’unité électronique de contrôle 18 sont alimentés en électricité et fonctionnement normalement. Dans le premier ou le deuxième mode dégradé M₁ou M₂, de manière avantageuse, certains modules ne sont pas alimentés. Par exemple, le module de comparaison de compteur 80 et le module d’émission 82 ne sont pas alimentés lorsque l’unité électronique de contrôle 18 fonctionne dans l’un des modes dégradés M₁ou M₂. Dans ce cas, l’alarme n’est émise que lorsque l’unité électronique de contrôle 18 fonctionne dans le mode normal M_n. Ceci permet notamment de s’asssurer que le module de détection de défaut différentiel 68 dispose de la puissance électrique nécessaire à son fonctionnement quelque soit le mode, normal M_nou dégradé M₁, M₂.In normal mode _Mn , all modules 70 to 82 of the electronic control unit 18 are powered and operate normally. In the first or second degraded mode _M1 or _M2 , advantageously, some modules are not powered. For example, the meter comparison module 80 and the transmitting module 82 are not powered when the electronic control unit 18 operates in either degraded mode _M1 or _M2 . In this case, the alarm is only triggered when the electronic control unit 18 operates in normal mode _Mn . This ensures, in particular, that the differential fault detection module 68 has the necessary electrical power for its operation regardless of the mode, whether normal _Mn or degraded _M1 or _M2 .

De manière avantageuse, lorsque l’unité électronique de contrôle 18 fonctionne dans le mode normal M_n, la puissance consommée par l’unité électronique de contrôle 18 est supérieure à la puissance fournie à l’unité électronique de contrôle 18 par le circuit d’alimentation 16 lorsque la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_eest inférieure au premier seuil de tension U₁. Ainsi, la puissance consommé par l’unité électronique de contrôle 18 est adaptée à la puissance fournie de manière dynamique, et l’unité électronique de contrôle 18 met en œuvre des fonctions supplémentaires qui ne pourraient pas être implémentées si toutes les fonctions devaient être fonctionnelles quelle que soit la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_e.Advantageously, when the electronic control unit 18 operates in normal mode _Mn , the power consumed by the electronic control unit 18 is greater than the power supplied to the electronic control unit 18 by the power supply circuit 16 when the RMS value _Uef of the supply voltage _Ue is less than the first voltage threshold _U1 . Thus, the power consumed by the electronic control unit 18 is dynamically adapted to the power supplied, and the electronic control unit 18 implements additional functions that could not be implemented if all functions had to be operational regardless of the RMS value _Uef of the supply voltage _Ue .

Un procédé d’auto-surveillance de la réalisation des tests de bon fonctionnement du dispositif de protection 10 en fonction du deuxième paramètre de la tension d’alimentation U_e, mis en œuvre par l’unité électronique de contrôle 18 est maintenant décrit, en lien avec laFIG. 4.A self-monitoring method for the performance of the functional tests of the protection device 10 as a function of the second parameter of the supply voltage _Ue , implemented by the electronic control unit 18, is now described, in connection with the FIG. 4 .

Une étape 102 d’initialisation du compteur de détection d’un passage à zéro de la tension d’alimentation, autrement dit une remise à zéro de la valeur C du compteur, est effectuée par le module de calcul 78 suite à la détection d’un défaut différentiel et au déclenchement du dispositif de protection 10.A step 102 of initialization of the counter for detecting a zero crossing of the supply voltage, in other words a resetting of the value C of the counter, is carried out by the calculation module 78 following the detection of a differential fault and the triggering of the protection device 10.

Une étape 104 de détection d’un passage à zéro de la tension d’alimentation U_eest effectuée par le module de détection de passage à zéro 76.A step 104 of detecting a zero crossing of the supply voltage U _e is carried out by the zero crossing detection module 76.

Suite à l’étape 104, c’est-à-dire lorsqu’un passage à zéro a été détecté, une étape 106 d’incrémentation de la valeur C du compteur est effectuée par le module de calcul 78.Following step 104, i.e. when a zero crossing has been detected, a step 106 of incrementing the value C of the counter is carried out by the calculation module 78.

Une étape 108 de comparaison de la valeur C du compteur avec le seuil de compteur Cs est effectuée par le module de comparaison de compteur 80.A step 108 comparing the value C of the counter with the threshold of the counter Cs is carried out by the counter comparison module 80.

Si la valeur C du compteur est supérieure ou égale au seuil de compteur Cs, une étape 110 d’émission de l’alarme est effectuée par le module d’émission 82. Sinon, le procédé est répété à partir de l’étape 104 et le passage à zéro suivant est détecté.If the value C of the counter is greater than or equal to the counter threshold Cs, an alarm emission step 110 is carried out by the emission module 82. Otherwise, the process is repeated from step 104 and the next zero crossing is detected.

Un procédé de détermination du mode de fonctionnement l’unité électronique de contrôle 18 est maintenant décrit, en lien avec laFIG. 5.A method for determining the operating mode of the electronic control unit 18 is now described, in connection with the FIG. 5 .

Une étape 202 de détermination de la valeur efficace U_efest réalisée par le module de détermination 70.A step 202 of determining the effective value U _ef is carried out by the determination module 70.

Une étape 204 de comparaison de la valeur efficace U_efau premier seuil de tension U₁est mise en œuvre par le module de comparaison 72.A step 204 comparing the effective value U _ef to the first voltage threshold U ₁ is implemented by the comparison module 72.

Si la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_eest supérieure ou égale au premier seuil de tension U₁, une étape 206 de commande du passage de l’unité électronique de contrôle 18 en mode normal M_nest mise en œuvre par le module de commande 74.If the effective value U _ef of the supply voltage U _e is greater than or equal to the first voltage threshold U ₁ , a step 206 of the control of the switching of the electronic control unit 18 into normal mode M _n is implemented by the control module 74.

Si la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation est inférieure au premier seuil de tension U₁, une étape 208 de comparaison entre la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_eet le deuxième seuil de tension U₂est mise en œuvre par le module de comparaison 72.If the effective value U _ef of the supply voltage is less than the first voltage threshold U ₁ , a step 208 of comparison between the effective value U _ef of the supply voltage U _e and the second voltage threshold U ₂ is implemented by the comparison module 72.

Si la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_eest supérieure ou égale au deuxième seuil de tension U₂, une étape 210 de commande du passage de l’unité électronique de contrôle 18 en premier mode dégradé M₁est mise en œuvre par le module de commande 74.If the effective value U _ef of the supply voltage U _e is greater than or equal to the second voltage threshold U ₂ , a step 210 of the control of the switching of the electronic control unit 18 into the first degraded mode M ₁ is implemented by the control module 74.

Si la valeur efficace U_efde la tension d’alimentation U_eest inférieure au deuxième seuil de tension U₂, une étape 212 de commande du passage de l’unité électronique de contrôle 18 en deuxième mode dégradé M₂est mise en œuvre par le module de commande 74.If the effective value U _ef of the supply voltage U _e is less than the second voltage threshold U ₂ , a step 212 of the control of the switching of the electronic control unit 18 into second degraded mode M ₂ is implemented by the control module 74.

De manière avantageuse, le procédé de détermination du mode de fonctionnement de l’unité électronique de contrôle 18 est exécuté en permanence, c’est-à-dire qu’une fois l’étape 212 terminée, le procédé de détermination du mode de fonctionnement est à nouveau effectué, et cela tant que le dispositif de protection 10 est connecté entre la source 3 et la charge 5.Advantageously, the process of determining the operating mode of the electronic control unit 18 is carried out continuously, i.e., once step 212 is completed, the process of determining the operating mode is carried out again, and this as long as the protection device 10 is connected between the source 3 and the load 5.

LaFIG. 6illustre un module d’alimentation 342, qui est une deuxième mode de réalisation du module d’alimentation 42. Dans laFIG. 6, des signes de référence augmentés de 300 sont utilisés pour désigner des caractéristiques correspondant à celles décrites pour les figures 1 à 5, mais qui présentent des différences.There FIG. 6 illustrates a power supply module 342, which is a second embodiment of the power supply module 42. In the FIG. 6 , reference signs augmented by 300 are used to denote features corresponding to those described for figures 1 to 5, but which have differences.

Le module d’alimentation 342 comprend un détecteur de courant 362, qui remplace le détecteur de courant 62. Le détecteur de courant 362 comprend un amplificateur opérationnel 364 et un convertisseur analogique numérique 366, connecté en sortie de l’amplificateur opérationnel 364. L’amplificateur opérationnel 364 est connecté en parallèle de la résistance 52, afin de mesurer une tension aux bornes de la résistance 52 et d’en déduire le courant circulant dans la résistance 52. Ce courant est égal à la somme des intensités I_ret I_out. Ainsi, l’intensité I_outétant constante, la valeur de l’intensité interne I_rpeut être déduite par le module de détermination 70.The power supply module 342 includes a current detector 362, which replaces the current detector 62. The current detector 362 includes an operational amplifier 364 and an analog-to-digital converter 366, connected to the output of the operational amplifier 364. The operational amplifier 364 is connected in parallel with the resistor 52, in order to measure the voltage across the resistor 52 and deduce the current flowing through the resistor 52. This current is equal to the sum of the currents I _r and I _{out} . Thus, since the current I _{out} is constant, the value of the internal current I _r can be deduced by the current determination module 70.

En variante non représentée, la source 3 et la charge 5 sont reliées entre elles par deux conducteurs de phase. Selon une autre variante non représentée, la source 3 et la charge 5 sont reliées entre elles par une pluralité de conducteurs de phase 7 et un conducteur de neutre 8, par exemple dans le cas d’une alimentation électrique triphasée ou polyphasée.In an alternative not shown, the source 3 and the load 5 are connected by two phase conductors. According to another alternative not shown, the source 3 and the load 5 are connected by a plurality of phase conductors 7 and a neutral conductor 8, for example in the case of a three-phase or polyphase power supply.

En variante, la tension d’alimentation U_eest continue. Dans ce cas, la mesure de l’intensité interne I_rne permet pas de déduire des passages à zéro, puisque la tension d’alimentation U_eétant continue, elle ne s’annule pas à intervalles réguliers. Le procédé d’auto-surveillance de la réalisation des tests n’est alors pas mis en œuvre par l’unité électronique de contrôle 18. La mesure de la tension efficace U_efest cependant toujours effectuée, et donc le procédé de détermination du mode de fonctionnement de l’unité électronique de contrôle 18 est effectué.Alternatively, the supply voltage _Ue is direct current. In this case, measuring the internal current _Ir does not allow for the detection of zero crossings, since the supply voltage _Ue is direct current and therefore does not drop to zero at regular intervals. Consequently, the self-monitoring of test execution is not implemented by the electronic control unit 18. However, the RMS voltage _Uef is still measured, and thus the method for determining the operating mode of the electronic control unit 18 is performed.

Avantageusement, la mesure de l’intensité interne I_rpermet ainsi de déduire des paramètres de la tension d’alimentation U_e, en modifiant seulement l’unité électronique de contrôle 18 sans y ajouter d’entrée supplémentaire. Ainsi, il est possible de mettre en œuvre des fonctions supplémentaires dans le dispositif de protection 10, de manière simple, sans ajouter de composants supplémentaires externes à l’unité électronique de contrôle 18 et donc en limitant le coût du dispositif de protection électrique différentielle 10.Advantageously, measuring the internal current I _r allows parameters of the supply voltage U _e to be deduced by modifying only the electronic control unit 18 without adding any additional inputs. Thus, it is possible to implement additional functions in the protection device 10 simply, without adding any external components to the electronic control unit 18, thereby limiting the cost of the differential electrical protection device 10.

Claims

Differential electrical protection device (10), configured to be connected between a source (3) and a load (5), the device (10) comprising:

a power supply circuit (16), configured to be connected to the source (3), and to be electrically supplied by the source (3) under a voltage called supply voltage (U _e ), which varies over time;
a differential detector (14), configured to perform a measurement of a differential current flowing in the load (5);
an opening mechanism (12), configured to switch from a closed configuration, in which the source (3) and the load (5) are connected to each other, to an open configuration, in which the source (3) and the load (5) are isolated from each other;
an electronic control unit (18) comprising:
- a differential fault detection module (68), connected to the differential detector (14) and the opening mechanism (12), the differential fault detection module (68) being configured to receive the differential current measurement and to control a switching of the opening mechanism (12) to the open configuration when the differential fault detection module (68) detects a differential fault; and
- a power regulation module (42), connected to the power supply circuit (16),

The differential electrical protection device (10) is characterized in that the power supply regulation module (42) comprises a current detector (62), configured to perform a measurement of an internal current (I_r) of an internal current flowing in the power supply regulation module (42), the internal current (I_r) being representative of the supply voltage (U_e), the electronic control unit (18) being configured to determine a set of supply voltage parameters (U_e) from the measurement of the internal intensity (I_r) performed by the current detector (62).

Device (10) according to claim 1, wherein the parameter set includes a first parameter determined by the control unit (18), the first parameter being an RMS value (U _{ef} ) of the supply voltage (U _e ), and wherein the electronic control unit (18) is configured to operate in a normal mode (M_n ) and at least one degraded mode (M _1 , M_2 ), the power consumed by the electronic control unit (18) in the degraded mode (M _1 , M _2 ) being less than the power consumed by the electronic control unit (18) in the normal mode (M _n ), the electronic control unit (18) being further configured to switch from the normal mode (M _n ) to the degraded mode (M _1 , M ₂ ) when the first parameter is less than a voltage threshold (U _1 , U ₂ ).

Device (10) according to claim 2, wherein a power supplied to the electronic control unit (18) when the RMS value (U _ef ) is less than the voltage threshold (U ₁ , U ₂ ) is less than the power consumed by the electronic control unit (18) in normal mode (M _n ).

Device (10) according to any one of claims 2 or 3, wherein the electronic control unit (18) is configured to operate in a first degraded mode ( _M1 ) and the voltage threshold is a first voltage threshold ( _U1 ), the electronic control unit (18) being further configured to operate in a second degraded mode ( _M2 ), the power consumed by the electronic control unit (18) in the second degraded mode ( _M2 ) being less than the power consumed by the electronic control unit (18) in the first degraded mode ( _M1 ), the electronic control unit (18) being further configured to switch from the first degraded mode ( _M1 ) to the second degraded mode ( _M2 ) when the first parameter is less than a second voltage threshold ( _U2 ), strictly less than the first voltage threshold ( _U1 ).

Device (10) according to any one of claims 1 to 4, wherein the parameter set includes a second parameter determined by the control unit (18), the second parameter being a zero crossing of the supply voltage, and wherein the electronic control unit (18) implements a counter, the electronic control unit (18) being configured to increment a value (C) of the counter at each detection of a zero crossing of the supply voltage ( _Ue ), the electronic control unit (18) being further configured to issue an alarm when the value (C) of the counter is equal to a counter threshold (Cs).

Device (10) according to claim 5, wherein the value (C) of the counter is reset to zero when the opening mechanism (12) switches to the opening configuration following the detection of a differential fault by the differential fault detection module (68).

Device (10) according to any one of claims 5 to 6, wherein, when the supply voltage (U _e ) is zero, the value (C) of the counter is not incremented and is recorded by the electronic control unit (18).

Device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the electronic control unit (18) is implemented in the form of an integrated circuit.

Device (10) according to claim 2, wherein the electronic control unit (18) comprises:

a determination module (70), configured to determine the effective value (U _ef );
an RMS value comparison module (72), configured to compare the RMS value (U _{ef} ) to the voltage threshold (U _1 ); and
a control module (74), configured to control a switch of the electronic control unit (18) into normal mode (M _n ) if the RMS value (U _ef ) is greater than or equal to the voltage threshold (U ₁ ) and configured to control a switch of the electronic control unit (18) into degraded mode (M ₁ , M ₂ ) if the RMS value (U _ef ) is less than the voltage threshold (U ₁ ).

Device (10) according to claim 5, wherein the electronic control unit (18) comprises:

a zero-crossing detection module (76), configured to detect a zero crossing of the internal current ( _Ir ) and to deduce a zero crossing of the supply voltage ( _Ue );
a calculation module (78), configured to increment the value of the counter, the zero crossing of the supply voltage (U _e ) having been detected;
a counter comparison module (80), configured to compare the counter value (C) with the counter threshold (Cs); and
an emission module (82) configured to emit the alarm when the value (C) of the counter is equal to the counter threshold (Cs).